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5.3 细胞呼吸的原理和应用
本课重点 （1）细胞呼吸的过程 ；（2）细胞呼吸的应用。
本课难点 细胞呼吸的过程和原理。
1．二氧化碳产生于有氧呼吸的哪一阶段（ ）。
A．第一阶段 B．第二阶段 C．第三阶段 D．后两阶段
【答案】B
【分析】
有氧呼吸过程：
第一阶段（在细胞质基质中）：C H O 2丙酮酸+4[H]+2ATP；
6 12 6
第二阶段（线粒体基质中）：2丙酮酸+6H O 6CO+20[H]+2ATP；
2 2
第三阶段（线粒体内膜上）：24[H]+6O 12HO+34ATP。
2 2
【详解】
由分析中有氧呼吸三个阶段的反应式可知，二氧化碳产生于有氧呼吸的第二阶段，B正确。
故选B。
2．下图表示细胞呼吸过程中葡萄糖分解的三个途径，有关叙述正确的是（ ）
A．过程①②③④中释放的能量大多以热能的形式散失
B．催化①②④的酶均分布在细胞质基质中
C．过程①③④均可发生在酵母菌细胞中
D．过程②中二氧化碳产生于线粒体基质中
【答案】B
【分析】
分析题图：图中①表示细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中；②表示无氧呼吸的第二阶段，发生在
细胞质基质中；③表示有氧呼吸的第二和第三阶段，发生在线粒体中；④表示无氧呼吸的第二阶段，发生
在细胞质基质中。
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A、过程②④均为无氧呼吸的第二阶段，不释放能量；过程①和过程③释放能量，释放的能量大多以热能
的形式散失，A错误；
B、过程①为细胞呼吸的第一阶段；过程②④均为无氧呼吸的第二阶段，发生在细胞质基质；过程③为有
氧呼吸的第二和第三阶段，发生在线粒体中，所以催化过程①②④的酶均分布于细胞质基质，B正确；
C、过程①②可表示酵母菌的无氧呼吸，过程①③可表示酵母菌的有氧呼吸，因此过程①②③均能发生在
酵母菌细胞中，过程④是生成乳酸的过程，不会发生在酵母菌细胞中，C错误；
D、过程①②为酒精发酵，②表示无氧呼吸的第二阶段，能产生二氧化碳和酒精，发生在细胞质基质中，D
错误。
故选B。
3．如图为线粒体的结构示意图，其中不可能发生的反应是（ ）
A．③处产生CO B．②处发生有氧呼吸第3阶段
2
C．②处发生[H]与O 结合形成水的反应 D．①处产生ATP
2
【答案】D
【分析】
有氧呼吸过程：
（1）第一阶段：场所：细胞质基质。过程：1分子葡萄糖分解成2分子的丙酮酸，产生少量的[H]并释放
少量能量。
（2）第二阶段：场所：线粒体基质。过程：丙酮酸和水彻底反应生成CO 和[H]，并释放少量能量。
2
（3）第三阶段：场所：线粒体内膜。过程：前两个阶段产生的[H]与O 结合反应生成HO，同时释放大量
2 2
能量。
【详解】
A、③是线粒体基质，有氧呼吸第二阶段丙酮酸和水生成CO 和[H]发生在线粒体基质，A正确；
2
B、②为线粒体内膜，是有氧呼吸第三阶段的场所，B正确；
C、有氧呼吸第三阶段是[H]和O 结合生成水，场所是②线粒体内膜，C正确；
2
D、①为线粒体外膜，不会产生ATP。呼吸作用中ATP的合成场所是细胞质基质、线粒体基质、线粒体内
膜，D错误。
故选D。
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂4．为了探究酵母菌细胞呼吸的方式，某同学将实验材料和用具按如图所示安装好。以下关于该实验的说
法正确的是（ ）
A．装置甲中的NaOH溶液的作用是吸收酵母菌有氧呼吸产生的CO
2
B．该装置需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，其中乙组作为对照组
C．若向A瓶和B瓶中加入酸性重铬酸钾溶液，则B瓶内的溶液会变黄
D．若要检测酒精的产生，装置乙的瓶B中酵母菌的培养时间应适当延长
【答案】D
【分析】
分析题图：图中甲组探究的是有氧呼吸，乙组探究的是无氧呼吸。该实验的实验原理：（1）酵母菌是一
种单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌，因此便于用来研究细胞呼吸的不同方
式。（2）CO 可使澄清石灰水变浑浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度
2
或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养CO 的产生情况。（3）橙色的重铬酸
2
钾溶液，在酸性条件下与乙醇（酒精）发生化学反应，在酸性条件下，变成灰绿色。
【详解】
A、装置甲中的NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO，A错误；
2
B、该装置需设置有氧和无氧两种条件的对比实验，甲组和乙组均为实验组，B错误；
C、橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇（酒精）发生化学反应，在酸性条件下，变成灰绿色，A
瓶进行有氧呼吸，不产生酒精，B瓶进行无氧呼吸，产生酒精，故向A瓶和B瓶中加入酸性重铬酸钾溶液，
则B瓶内的溶液会变灰绿色，C错误；
D、B瓶内含有一定的空气，开始可能进行有氧呼吸，所以若要检测酒精的产生，装置乙的瓶B中酵母菌
的培养时间应适当延长，D正确。
故选D。
5．有氧呼吸与无氧呼吸的相同点是（ ）
①都在线粒体中进行 ②都需要酶 ③都需要氧 ④都产生ATP ⑤都经过生成丙酮酸的阶段
A．①②③ B．②④⑤ C．②③④ D．①②⑤
【答案】B
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呼吸作用的过程：（1）有氧呼吸的过程：1、C H O 2丙酮酸+4[H]+能量 （细胞质基质）。2、2丙酮
6 12 6
酸+6H O 6CO +20[H]+能量 （线粒体基质）。3、24[H]+6O 12HO+能量 （线粒体内膜）。（2）无
2 2 2 2
氧呼吸的过程：1、C H O 2丙酮酸+4[H]+能量 （细胞质基质）。2、2丙酮酸 2酒精+2CO （细胞质
6 12 6 2
基质）或C H O 2乳酸+能量 （细胞质基质）。
6 12 6
【详解】
①有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸都在细胞质基质中完成，①错误；
②有氧呼吸和无氧呼吸都需要酶的催化，②正确；
③无氧呼吸不需要消耗氧气，③错误；
④有氧呼吸能产生大量ATP，无氧呼吸只生成少量ATP，④正确；
⑤有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸第一阶段完全相同，都生成丙酮酸，⑤正确。
综上分析，B正确，ACD错误。
故选B。
6．细胞呼吸是生物体重要的代谢活动，它为生命活动提供能量。下列相关叙述错误的是（ ）
A．乳酸菌在无氧条件下可进行无氧呼吸产生乳酸和二氧化碳
B．储存水果和蔬菜时，应适当地降低储存环境的温度、含氧量
C．真核细胞中与有氧呼吸有关的酶分布于细胞质基质和线粒体中
D．水稻等植物长期水淹后会因为无氧呼吸产生酒精而烂根
【答案】A
【分析】
细胞呼吸分解有机物释放的能量大部分以热能形式散失，只有少部分用于合成ATP。在有氧呼吸的第一和
第二两个阶段产生的[H]在线粒体内膜中与氧结合生成水，同时释放大量能量。无氧呼吸不需要氧气的参与，
但它的第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同。无氧呼吸的产物为酒精和二氧化碳或生成乳酸。
【详解】
A、乳酸菌在无氧条件下可进行无氧呼吸产生乳酸，不产生二氧化碳，A错误；
B、储存水果和蔬菜时，应适当地降低储存环境的温度、含氧量，因为温度降低会使细胞呼吸有关酶活性
减弱，细胞呼吸速率下降，而氧气的减少能降低有氧呼吸速率，也能使有机物的消耗减少，B正确；
C、真核细胞有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，故真核细胞中与有氧呼吸有关的酶分布于细胞质基
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂质和线粒体中，C正确；
D、水稻等植物长期水淹会因为缺氧而引起无氧呼吸，无氧呼吸过程中产生的酒精会导致烂根，D正确。
故选A。
7．下列与细胞呼吸有关的叙述不正确的是（ ）
A．提倡慢跑，可避免因无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀乏力
B．破伤风杆菌的大量繁殖需要有氧呼吸提供能量
C．作物种子储藏前需要干燥，主要目的是通过减少水分以抑制细胞呼吸
D．糖类彻底氧化分解的产物可通过自由扩散运出细胞
【答案】B
【分析】
1、细胞中结合水和自由水比例不同，细胞的代谢和抗逆性不同，当细胞内结合水与自由水比例相对增高
时，细胞的代谢减慢，抗性增强；反之代谢快，抗性差。
2、有氧呼吸：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧
化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
3、无氧呼吸：细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底地氧化分解，产生
乙醇和CO 或乳酸，释放出少量能量，生成少量ATP的过程。
2
【详解】
A、人无氧呼吸产生乳酸，提倡慢跑，可避免因无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀乏力，A正确；
B、破伤风芽孢杆菌的代谢类型是厌氧型，所以其大量繁殖需要无氧呼吸提供能量，B错误；
C、作物种子贮藏前需要干燥，在晒干的过程中，失去的是自由水，从而抑制细胞有氧呼吸，C正确；
D、糖类彻底氧化分解的产物是二氧化碳和水，它们都可通过自由扩散运出细胞，D正确。
故选B。
8．在四支试管中分别含有不同化学物质和活性酵母菌细胞制备物。在适宜温度下，会产生CO 的试管有
2
（ ）
①葡萄糖＋细胞膜已破裂的细胞 ②葡萄糖＋线粒体
③丙酮酸＋线粒体 ④葡萄糖＋细胞质基质（无氧）
A．①② B．①③④ C．②③④ D．①④
【答案】B
【分析】
有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是
葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和[H]，合成少量
ATP；第三阶段是氧气和[H]反应生成水，合成大量ATP。无氧呼吸的场所是细胞质基质，无氧呼吸的第一
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂阶段和有氧呼吸的第一阶段相同。
【详解】
①有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行，第二、三阶段在线粒体中进行，细胞膜已破裂的酵母细胞具
备细胞质基质和线粒体，能够完成有氧呼吸的过程，有二氧化碳产生，①正确；
②有氧呼吸的第二阶段在线粒体中进行，反应物是丙酮酸和水，葡萄糖不能直接参与第二阶段的反应，因
此虽然具有产生二氧化碳的场所，但缺少反应物，不能产生二氧化碳，②错误；
③丙酮酸和线粒体，具备有氧呼吸第二阶段的反应物和场所，可以产生二氧化碳，③正确；
④酵母菌在细胞质基质中利用葡萄糖进行无氧呼吸，产生酒精和二氧化碳，④正确。
所以在适宜温度条件下，会产生CO 的试管有①③④。
2
故选B。
9．某生物兴趣小组想探究：酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO 现提供若干套（每套均有数
2．
个）实验装置，如图（A～D）所示，请分析作答：
（1）根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序（装置可重复使用）有氧条件下的装置序
号：_____；无氧条件下的装置序号：_____。
（2）B瓶中澄清的石灰水还可用_____代替，根据其水溶液变成_____（颜色）的时间长短，可以检测酵母
菌培养液中的产生CO 情况。
2
（3）一段时间后，在A、D中取少量培养液，滴加_____溶液检测酒精的存在，若存在酒精，会出现的颜
色变化为_____。
（4）A培养瓶中酵母菌细胞呼吸，释放的CO 是在_____中产生的，HO是在_____中形成的；产生ATP
2 2
最多的是第_____阶段。总反应式：_____
【答案】
（1） C→（B）→A→B D→B
（2） 溴麝香草酚蓝水溶液 黄色
（3） 酸性重铬酸钾 橙色变为灰绿色
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂（4） 线粒体基质 线粒体内膜 三
【分析】
1、配制酵母菌培养液：酵母菌＋葡萄糖溶液。
2、检测CO 的产生：检测酵母菌有氧呼吸的产物，需要给酵母菌培养液通入不含二氧化碳的空气，从而
2
保证检测的二氧化碳全部由呼吸作用产生，不是空气中的，所以有氧呼吸的装置应为：C→A→B（或
C→B→A→B）。要检测酵母菌无氧呼吸的产物，需要给酵母菌培养液无氧的环境，并检测产物是否有二
氧化碳，所以无氧呼吸的装置应为：D→B；
3、检测酒精的产生：自A、B中各取2 mL酵母菌培养液的滤液，分别注入编号为1、2的两支试管中→分
别滴加0.5 mL 溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液→振荡并观察溶液的颜色变化。
4实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下产生CO 多而快，在无氧条件
2
下进行细胞呼吸产生酒精和CO。
2
（1）
要检测酵母菌有氧呼吸的产物，需要给酵母菌培养液通入不含二氧化碳的空气，从而保证检测的二氧化碳
全部由呼吸作用产生，不是空气中的，所以有氧呼吸的装置应为：C→A→B（或C→B→A→B）。要检测
酵母菌无氧呼吸的产物，需要给酵母菌培养液无氧的环境，并检测产物是否有二氧化碳，所以无氧呼吸的
装置应为：D→B；
（2）
C瓶中氢氧化钠的作用是吸收空气中的二氧化碳，保证进入B瓶的二氧化碳都是酵母菌呼吸作用产生。二
氧化碳除了可以用澄清石灰水鉴定外，还可以利用溴麝香草酚蓝水溶液鉴定。所以B瓶中澄清的石灰水还
可用溴麝香草酚蓝水溶液代替，颜色变化由蓝变绿再变黄，可以根据颜色变化的时间长短，可以检测酵母
菌培养液中的产生CO 情况。
2
（3）
鉴定酒精的有无可以用酸性重铬酸钾，重铬酸钾在酸性条件下与酒精反应会由橙色变为灰绿色。
（4）
有氧呼吸第二阶段产生CO，发生在线粒体基质，第三阶段产生水，发生在线粒体内膜。A培养瓶中酵母
2
菌细胞呼吸，释放的CO 是在线粒体基质中产生的，HO是在线粒体内膜 中形成的；产生ATP最多的是
2 2
第三阶段。总反应式： 。
【点睛】
本题重点考查设计实验探究有氧呼吸的无氧呼吸的产物的异同。难点是实验装置的设置。
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂10．某课题小组同学利用如图1所示装置探究酵母菌的细胞呼吸方式。实验开始时，利用调节螺旋将U形
管右侧液面高度调至参考点后，关闭三通活栓。实验中定时记录右侧液面高度相对于参考点的变化（忽略
其他原因引起的容积变化）。
取甲、乙两套该装置设计实验。
装 中心小杯内加入的材
反应瓶内加入的材料 液面高度变化的含义
置 料
酵母菌培养液1ml+适量葡萄糖
甲 适量NaOH溶液 ①
溶液
酵母菌培养液1ml+等量葡萄糖 细胞呼吸时CO 的释放量与O 吸收量的
乙 等量蒸馏水 2 2
溶液 差值
（1）①表示的含义______________________________________________
（2）将甲、乙装置均置于28℃恒温条件下进行实验（实验过程中微生物保持活性），60min后读数。若
装置中的酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，那么甲装置U型管右侧液面将_________________，乙
装置U型管右侧液面将_________________。
（3）若图2中YZ：ZX=4：1，则对应O 浓度下有氧呼吸消耗的葡萄糖量占总消耗量的____________，图
2
2中无氧呼吸强度降为0的点对应的O 浓度是___________。
2
（4）在O 浓度为J点对应浓度前，限制呼吸作用CO 释放量的主要因素是__________。
2 2
（5）若图2中EL=LH，则说明O 浓度为H点对应浓度时，有氧呼吸和无氧呼吸______相等。
2
【答案】
（1）细胞呼吸时O 吸收量
2
（2） 上升 下降
更多资料添加微信号：hiknow_007 淘宝搜索店铺：乐知课堂（3） 1/13 I点对应的浓度
（4）O 浓度
2
（5）释放CO 的量
2
【分析】
分析两个装置的不同对液滴移动的影响：(1)甲装置内置NaOH溶液，它能吸收容器内CO，所以CO 的变
2 2
化不对液滴移动产生影响，因此液滴的移动只能由氧气的变化所引起，液滴上升表示氧气消耗，下降则表
示氧气增多，不动则表示无氧气变化。
(2) 乙侧装置内置清水作为对照，液滴移动由容器内气体消长所引起，液滴上升表示产生气体量小于消耗气
体量，下降则结论相反。
（1）
根据甲中所放的材料和试剂和液面高度变化的含义可以判断，反应瓶中细胞呼吸释放的CO 被NaOH溶液
2
吸收，同时可能消耗O，所以液面高度变化的含义是细胞呼吸时氧气吸收量。
2
（2）
将甲、乙装置均置于28℃恒温条件下进行实验(实验过程 中微生物保持活性)60min后读数。若装置中的酵
母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，那么甲装置反应瓶中由于CO 被NaOH溶液吸收，导致气压降低，
2
所以U型管右管液面将上升；乙装置反应瓶中由于无氧呼吸不消耗O，同时产生的CO 不能被蒸馏水吸收，
2 2
导致气压上升，所以U型管右管液面将下降。
（3）
图丙中YZ：ZX为4：1，由图可知，YZ为无氧呼吸释放的二氧化碳的量，设为4a，ZX为有氧呼吸释放
的二氧化碳的量，设为a，则有氧呼吸消耗的葡萄糖为1/6a，无氧呼吸消耗的葡萄糖的量为2a，则有氧呼
吸消耗的葡萄糖占总消耗的1/6a (2a+1/6a) =1/13。由图可知，无氧呼吸强度降为0的起点，其氧气浓度是
I点。
（4）
在氧气浓度为J前，限制呼吸作用CO 释放量的主要因素是氧气浓度。
2
（5）
图2中EL=LH，则说明氧气浓度为H时，有氧呼吸和无氧呼吸释放二氧化碳的量相等。
【点睛】
本题的知识点是有氧呼吸与无氧呼吸的呼吸方式的判断，有氧呼吸与无氧呼吸的反应式，对实验的自变量
和无关变量的控制，分析题干信息和题图明确实验的目的和原理是解题的突破口，对于有氧呼吸与无氧呼
吸反应式的掌握是，解题的关键。
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